Mein Name ist Nicolas Vogel, ich bin tatsächlich vom Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik
aus dem Department für Chemie und Bioingenieurwesen an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.
Und das ist, glaube ich, die längste Affiliierung, die überhaupt irgendeinen Wissenschaftler
auf der Welt erreichen kann.
Man sagt ja immer, Deutsche haben so ein bisschen ein Faible für komplizierte und lange Namen,
und hier ist, glaube ich, das lebende Beispiel.
Ich versuche mich trotzdem ein bisschen kürzer, ein bisschen prägnanter zu fassen,
wie jetzt mein Titel hier sozusagen suggerieren lässt,
und möchte Ihnen einfach ein bisschen erzählen, was wir machen,
wie wir vor allem von der Natur lernen, um interessante Materialien herzustellen.
Letztendlich war es so, ich war gestern in der Badewanne, um mich ein bisschen zu entspannen,
habe ein bisschen drüber nachgedacht, wie die Welt so im Moment funktioniert in den letzten Wochen und Monaten
mit den ganzen Troms und Orbans und von Storchs,
und habe mir dann gedacht, wie ist das?
Sind wir wirklich die Krone der Schöpfung?
Ja, und da war natürlich die Entspannung auch relativ schnell dahin,
und da habe ich mich ein bisschen dann zurückgezogen,
habe mich auf das Wesentliche konzentriert, dass ich immerhin in einem geschlossenen Haus bin,
das Bad ist gut beheizt, ich lieg in einer schönen, emollierten Badewanne,
wenn ich das Wasser aufdrehe, kommt warmes Wasser raus,
und habe mir dann gedacht, naja, wie auch immer, zumindest als Menschen sind wir relativ gut dabei,
Sachen herzustellen, Sachen zu fabrizieren und unsere Umwelt so zu formen, dass es einigermaßen angenehm ist.
Und genau darüber möchte ich auch mit Ihnen heute ein bisschen diskutieren,
und was ich als Frage aufwerfen will, ist wirklich,
sind wir da auch so gut drin, oder gibt es auch da Ansätze, die man vielleicht noch verbessern kann?
Ja, und um da einzusteigen, stellt sich die erste Frage, wie stellen wir Dinge eigentlich her?
Und ich meine, das ist natürlich jetzt eine relativ allgemeine Frage, und natürlich vereinfache ich jetzt hier ziemlich,
aber ich glaube, ganz generell kann man sagen, wir sind ziemlich gut drin, Sachen zu bearbeiten,
Sie sehen den Bildhauer hier auf der Folie, der haut sozusagen Sachen aus dem Stein raus,
um eine entsprechende Struktur herzustellen.
Dann was können wir noch gut? Wir können seriösel bauen, Stein auf Stein,
so bauen wir typischerweise unsere Häuser, und wenn wir irgendwie fertig sind, steht das Haus.
Na gut, und als Menschen sind wir natürlich auch ziemlich gut dazu geeignet,
wir haben im Laufe unserer Evolution gut gelernt, Ärzte aus dem Boden zu graben,
die irgendwie in funktionelle Materialien umzuwandeln,
denken Sie an Metall oder Steine, Diamanten, letztendlich dann auch Elektrizität,
und die können wir gut nutzen, um beispielsweise unsere Häuser schön zu beleuchten für Weihnachten.
Jetzt stelle ich die Frage, ist es erfolgreich? Und ich glaube, das kann man beantworten mit Ja,
also wenn man so sieht, wo wir eigentlich herkommen, aus der Steinzeit, wo wir irgendwie primitive Werkzeuge gebaut haben,
bis jetzt in die heutige Zeit, wo man sowohl sehr große Strukturen, wie Sie hier sehen,
das Empire State Building oder auch sehr kleine Strukturen, das neben dran ist ein Computerchip, den Sie da sehen,
und ich glaube, das können wir alles wirklich relativ gut herstellen.
Der Computerchip ist natürlich wichtig, deshalb kann ich hier stehen und Ihnen das erzählen auf dem Bildschirm.
Wenn Sie kein Interesse haben, werden Sie auf Ihr Smartphone gucken, das wird natürlich auch von so einem Chip gepowert,
und das ist wirklich ganz gut, aber jetzt stellt sich die Frage, ist es der schlauste Ansatz?
Gibt es vielleicht auch Nachteile von dem Ansatz, wie wir Sachen bauen?
Wenn man jetzt ein bisschen darüber nachdenkt, ist es sehr effizient, Materialien so zu benutzen,
wie das der Bildhauer macht, nämlich Sachen immer weiter wegzuschlagen, hat unheimlich viel Abfall.
Ist es besonders schnell, Häuser Stein auf Stein zu bauen?
Wie sieht es mit Ressourcen aus?
Also wie gesagt, wir graben die halbe Erde um und letztendlich schaffen wir es damit, unsere Häuser zu beleuchten.
Das ist gut, aber es ist vielleicht nicht besonders ressourceneffizient,
und wenn Sie jetzt an den Computerchip denken, ist natürlich auch eine Kostenfrage.
Wenn Sie überlegen, was das kostet für Intel, so eine Fabrik aufzubauen, um diese Computerchips herzustellen,
es geht dann in viele Milliarden, also sowas, was wir jetzt nicht unbedingt zu Weihnachten schenken lassen können.
Dann drängt sich die Frage auf, was macht eigentlich die Konkurrenz?
Wenn ich jetzt mal so ein bisschen durch die Konkurrenz durchklicke,
ich habe einfach mal einigermaßen willkürlich verschiedene Tiere oder verschiedene Lebewesen aufgezeigt,
dann sehen Sie zum Beispiel dieser Wasserläufer hier, der mir den Namen schon sagt, gut über Wasser laufen kann.
Und wenn man jetzt jetzt mit uns Menschen vergleicht, dann gibt es natürlich einige Nennungen in der Geschichte von Personen,
die das auch können oder können sollten.
Aber im Großen und Ganzen kann man glaube ich sagen, da sind wir Menschen nicht besonders stark drin, im Wasser zu laufen.
Wenn Sie sich dann diesen Schmetterling hier anschauen, dann sehen Sie, der hat wunderschöne Farben,
kommen jetzt hier ein bisschen mit einem Krünstich raus, aber jeder kennt glaube ich Schmetterlinge, die besonders schillernde Farben hat.
Und das interessante jetzt bei dem Schmetterling ist, wenn Sie mal drauf achten oder mal drüber nachdenken,
haben Sie schon mal einen ausgebleichten Schmetterling gesehen?
Ich glaube nicht. Schmetterlinge behalten ihre brillanten Farben eigentlich immer bei.
Wenn Sie das mal vergleichen mit Ihrem Sonnenschirm von letzter Saison oder vielleicht auch dem Foto, dem Familienfoto,
was Sie Ihrer Oma zu Weihnachten von ein paar Jahren geschenkt haben, dann werden Sie bemerken,
Pigmente, die wir als Menschen herstellen, bleichen relativ schnell und relativ oft aus.
Das heißt, selbst so etwas Einfaches wie ein Farbstoff ist eigentlich was, was wir noch nicht so besonders gut optimiert haben.
Ja und wenn man jetzt weiterdenkt, das hier ist die Lotuspflanze.
Ich glaube, die kennt wahrscheinlich auch jeder, die ist ziemlich berühmt dafür, dass sie enorm wasserabweisend ist
und die Lotuspflanze entwickelt diese Wasserabweisung komplett ohne Goretex, ohne Textilfasern, ohne großes Tra-Tra,
was Menschen jetzt auch gut machen können, aber wir brauchen dazu eben relativ komplizierte Chemie
und die Lotuspflanze, die hat die Chemie halt nicht zur Verfügung und schafft es trotzdem.
Ja und vielleicht als letztes Beispiel, Sie sehen hier diesen süßen Gekko, der klebt an der Decke
und Sie können sich vorstellen, dass der Gekko hat ein wesentlich kleineres Gehirn, auch als die am Anfang genannten Personen
und trotzdem schafft er es, gut an der Decke zu kleben, was wir jetzt auch nicht können.
So jetzt ist die Frage, wie macht es die Natur eigentlich?
Also wie entstehen Funktionen in der Natur?
Und das ist jetzt der Moment, wo ich am meisten vereinfachen muss und wo natürlich alles, was ich jetzt sage,
extrem einfach ist und mit Sicherheit viel detaillierter erklärt werden müsste,
aber ich fange einfach mal an damit, was die Natur nicht macht.
Die Natur bearbeitet mit Sicherheit nichts und die Natur baut auch nicht Stein auf Stein.
Also da lehne ich mich jetzt vielleicht ein bisschen aus dem Fenster, aber ich würde mal behaupten,
es gibt dann doch nicht diesen großen Macher im Hintergrund, der den Masterplan hat
und wirklich jedes Lebewesen so zusammensetzt, dass alles genau funktioniert.
Da müssen sich die Lebewesen schon irgendwie selbst drum kümmern.
Ja und letztendlich hat die Natur auch viel weniger Materialien zur Verfügung.
Das ist jetzt tatsächlich was, was wir Menschen sehr gut können, verschiedene, irgendwie funktionelle Materialien aufzubauen
oder synthetische Materialien aufzubauen, die die Natur eben nicht hat.
Ja und wenn man das jetzt sozusagen zusammenfasst, dann kann man glaube ich sagen, in der Natur entsteht der Materialaufbau
oder die Funktion, dadurch, dass sehr definierte Strukturen auf sehr vielen verschiedenen Längenskalen ineinandergreifen.
Das hört sich jetzt ein bisschen komplex an. Wir nennen das hierarchische Aufbau.
Sie kennen Hierarchien wahrscheinlich von, sie müssen die Befehle von ihrem Chef befolgen
und geben dafür weiter, was ihre Untergebene machen müssen.
So ähnlich ist es auch. Also es gibt auf verschiedenen Längenskalen, gibt es irgendwie verschiedene Elemente.
Und wenn man sich jetzt die Natur anschaut, dann weiß man aus dem Biologieunterricht,
es gibt eigentlich gar nicht so viele Bausteine, die man hat, um so Sachen herzustellen.
Ich habe das jetzt auch mal hier einfach so ein bisschen dargestellt.
Also es gibt irgendwie Dipide, das sind typisch fette, aus denen macht man zum Beispiel Seifen.
Die sehen Sie hier auf der ganz linken Seite.
Dann gibt es Aminosäuren, das sind die Bausteine von Proteinen.
Und es gibt irgendwie Zucker, die brauchen wir, um sie zu verbrennen.
Auch wiederum, dass ich halt sozusagen hier meine Aktivitäten entfalten kann.
Und aus diesen relativ einfachen Molekülen entstehen letztendlich diese kompletten, extrem funktionalen Strukturen,
wie wir jetzt hier sitzen.
Und das Interessante ist natürlich, die entstehen von selbst. Das baut die keiner zusammen.
Sondern irgendwie machen die Moleküle das von sich aus.
Und das sollen wir jetzt ein bisschen beleuchten.
Ja, was machen Lipide?
Lipide machen die Zellmembranen, ich habe es gerade schon gesagt, die Zellmembranen,
die teilen sozusagen den Körper auf und das ermöglicht eben diese ganzen Funktionen.
Und Sie sehen, das ist alles eine ganz komplexe Struktur.
Aber im Herz von der ganzen Struktur sind diese kleinen Lipide.
Sie sehen diese roten Dinger mit den gelben Schwänzen.
Die bauen sich in irgendwelche Schichten auf.
Wenn Sie jetzt weiterschauen, Aminosäuren an sich haben eigentlich gar keine Funktion.
Das ist im besten Sinne ein durchgebratenes Steak.
Schmeckt lecker, aber das kann nichts.
Und was wirklich die Funktion von Aminosäuren oder von Peptiden ausmacht,
ist die Struktur von diesen Dingern.
Was ich hier mal zeige, ist ein Ionenkanal.
Das ist so ein Acetylcholin-Rezeptor.
Spielt auch eigentlich keine Rolle, aber so ein Kanal ermöglicht,
dass bestimmte Ionen in die Zelle reinkommen und andere nicht.
Und das ermöglicht wiederum, dass wir dann so Gradienten aufbauen können.
Und das liegt nur daran, dass sich diese Aminosäuren besonders clever im Raum arrangieren können.
Das dritte Beispiel ist, glaube ich, das, was jeder kennt.
Die DNA ist eine Doppelhelix.
Sie sehen das hier, das dreht sich, ist sozusagen umeinander gewickelt.
Und diese Doppelhelix fühlt jetzt dazu, dass alles so stabil ist,
dass unsere genetischen Informationen so stabil in uns bleiben,
dass wir uns fortpflanzen können, ohne ständig wie auch immer die Spezies zu wechseln oder so was.
Das ist sozusagen der Grundstück, warum wir überhaupt Evolution beobachten können.
Und das Ganze funktioniert nur über diese Selbstorganisation.
Also wie gesagt, die Moleküde müssen sich von selbst zusammenbauen, damit es funktionieren kann.
Das heißt, was können wir von der Natur eigentlich lernen, wenn wir es ganz genau nehmen?
Zum einen brauchen wir eine Struktur, die bestimmt die Funktion.
Und zum zweiten müssen wir darüber nachdenken, wie wir solche Sachen sich selbst organisieren lassen.
Wie wir nicht selbst bauen, nicht Stein auf Stein, sondern wie die Moleküde das selbst machen können.
Ja, und wenn wir das nachahmen wollen, stellt sich die Frage, was brauchen wir eigentlich dazu?
Wie kann man das überhaupt angehen, so ein Problem?
Da möchte ich Ihnen einen Herrn vorstellen, das ist der Herr Professor George Weizheits
von der Harvard University, und da würde ich sagen, der hat das so ein bisschen erfunden,
diese Idee, dass man Selbstorganisation nutzen kann, um Strukturen herzustellen.
Dann, was der in so einem Interview vor ein paar Jahren gesagt hat,
habe ich mir hier an den Projekter geworfen, also der sagt, will we ever be able to put parts of a computer
into a bucket, shake gently and then see a computer spontaneously emerge?
Also frei übersetzt können wir die Bestandteile von einem Computer in einen Eimer werfen,
einmal kräftig durchschütteln und das entsteht ein Computer.
Und er gibt natürlich die Antwort gleich selbst, eigentlich nicht, oder not soon zumindest,
also noch nicht so bald, aber jeder kleine Schritt in diesem Denken zu dem Prozess
wird uns helfen, enorme Anstrengungen von Maschinen und von Menschen zu ersparen,
einfach weil sich die Sachen von selbst zusammenfügen.
Ja, und wenn man das jetzt durchdenkt, dann braucht man erstmal Bausteine.
Und Bausteine möchte ich Ihnen mal zwei verschiedene vorstellen,
das eine sind Moleküle, sehen Sie hier auf der linken Seite,
und das andere sind Kolloide, da komme ich gleich nochmal drauf, auf der rechten Seite,
letztendlich kleine Kugeln.
Und ich möchte erstmal so ein bisschen über die Moleküle reden, und Sie sehen, die Moleküle sind sehr klein,
bei Definition auf einer molekularen Skala, irgendwo im Bereich von irgendwie 1 bis 10 Nanometer.
Und das Molekül, was ich Ihnen mal vorstellen will, habe ich mal hier so etwas mitgebracht,
das ist einfach ein Seifenmolekül, das finden Sie zum Beispiel in Ihrer Seife, im Bad oder auch in Zahnpasta,
das sorgt dafür, dass die Zahnpasta schäumt, heißt SDS, Sodium Dolecyl Sulfat,
und letztendlich, auch wenn Sie von Chemie nichts verstehen, können Sie zwei verschiedene Regionen identifizieren,
nämlich die linke Seite, die ich jetzt hier in rot unterlegt habe, die ist irgendwie, wir nennen das Prolara,
die besteht aus verschiedenen Atomen, Sie sehen diese Os, das sind Sauerstoffatome,
Sie sehen da ist noch ein Minus dran, das ist eine Ladung, und auf der anderen Seite sehen Sie eine Kette,
die einfach immer gleich aussieht, das nennt sich eine Kohlenwasserstoffkette,
das ist sozusagen eine Ölstruktur, und die ist sehr unprolar.
Und was jetzt das Interessante ist, ist, dass wir in einem Molekül zwei verschiedene Funktionalitäten unterbringen,
also so ein bisschen wie eine Chimäre, die auf zwei verschiedenen Ebenen sich anders verhalten will,
auf der einen Seite der rote Part, der möchte sich gerne in Wasser lösen, der mag Wasser, der wird gern von Wasser umgeben,
und der blaue Part, der mag das überhaupt nicht, also stellen Sie sich ein bisschen vor, wie eine richtig unglückliche Ehe,
wir sind im katholischen Land, wir lassen uns nicht heiden, aber wenn es richtig schlecht läuft,
dann bleibt man mit seinem Partner zusammen, ob man will oder nicht,
und dann muss man eben überlegen, was man macht, der eine möchte an die Bar gehen, die andere an die Tanzfläche,
aber irgendwie hängt dieses Molekül zusammen.
Und jetzt ist die Frage, was macht das Molekül in so einem Spannungsfeld?
Das ist eigentlich ganz einfach, wenn wir das ins Wasser geben, dann versucht jetzt das Hydrophiler, der rote Teil,
versucht sich dem Wasser auszusetzen, weil es es mag, und der Hydrophobe-Teil, der blaue Teil, der Wasser nicht mag,
der versucht sich möglichst so anzuorten, dass er keinen Kontakt hat mit Wasser.
Und was für eine Struktur entsteht? Einfach eine Kugel.
Alle Schwänze zeigen in die Mitte, damit sind alle Schwänze nicht von Wasser umgeben
und werden sozusagen abgeschirmt davon, von den roten Kugeln drumrum,
die dafür sorgen, dass alles, was das Wasser mag, ins Wasser zeigt.
So und jetzt haben wir, ohne irgendwas zu machen, das Ganze nennt sich eine Micelle übrigens,
haben wir eine Selbstorganisation schon erreicht.
Das heißt, wir haben mit einem einfachen Prozess, ohne dass wir was machen können, dafür gesorgt,
dass sich die Moleküle von sich aus anordnen, einfach nur über die chemische Natur der Moleküle.
Okay, das sieht jetzt vielleicht nicht besonders spektakulär aus, aber was wir als nächstes machen können,
ist entscheiden, wie groß die einzelnen Komponenten sind.
Also ich kann jetzt diese Kopfgruppe, das rote größer oder kleiner machen,
und ich kann auch die Schwanzgruppe, also das blaue hier, immer größer oder kleiner machen.
Und ich habe das mal hier so ein bisschen schematisch eskizziert, je größer man diesen Schwanz macht,
desto mehr verändert sich die Geometrie von dieser Anordnung.
Und Sie sehen es jetzt schon ein bisschen, wenn man diesen Schwanz relativ klein macht,
dann sieht es eher aus ein bisschen wie ein Stück Kuchen.
Wenn man den Schwanz relativ breit macht, dann fängt er an, sich so ein bisschen auseinander zu wirbeln,
und dann sieht es eher aus wie ein Streichholz.
Und wenn Sie jetzt so ein bisschen überlegen, wie würden Sie so Sachen am besten zusammenpacken,
dann sehen Sie direkt, dass andere Geometrien entstehen können.
Also vereinfacht, auf der ganz linken Seite, wenn man dieses Stück Kuchen haben, dann entsteht eine Kugel,
weil diese ganzen Segmente gut ineinander passen, wie bei einer Mandarine oder sowas.
Und auf der rechten Seite, bei diesem streichholzähnlichen Molekül, entsteht auf einmal eine planare Schicht.
Einfach dadurch, dass die Streichholzer gut aneinander passen.
Und was ich Ihnen da jetzt auf der rechten Seite zeige, ist nichts anderes als unsere Zellmembran.
Genauso entsteht unsere Zellmembran auch.
Jetzt die Frage, wozu ist das alles gut?
Da zeige ich Ihnen mal ein ganz einfaches Beispiel aus dem Alltag, vielleicht nicht besonders nützlich, kennt aber jeder.
Das ist eine Seifenblase.
Eine Seifenblase ist nichts anderes, wie der Name schon sagt, als Seifenmoleküle, die sich anordnen.
Und die ordnen sich jetzt in dieser Seifenblase genau in so eine große doppelschichtige Membran an,
die sozusagen das Wasser einschließt und deshalb rumschweben kann.
Und sobald das Wasser verdampft ist, platzt die Seifenblase und der Spaß ist vorbei.
Das ist nichts anderes als ein Effekt von dieser Selbstorganisation, die auf einmal auf einer richtig makroskopischen Skala,
eine Seifenblase ist irgendwie ein paar Zentimeter groß oder sowas, stattfindet alles aus Molekülen, die um viele, viele Größenordnungen kleiner sind.
Gut, dann möchte ich mal weitergehen von den Molekülen zu den sogenannten Koloiden, die Sie hier auf der rechten Seite sehen.
So, Koloide ist so ein sperrischer Begriff, den vielleicht nicht jeder kennt.
Letztendlich würde ich das mal einfach mit kleine Kugeln übersetzen.
Also das ist was, auf dem ich jetzt zum Beispiel arbeite.
Ich habe hier diese kleine Kugel mal auf dem Präsentierteller dargestellt.
Das braucht Sie nicht weiter interessieren.
Also letztendlich geht es darum, wir können im Labor sehr kleine Kugeln herstellen.
Und wie klein die Kugeln sind, zeige ich Ihnen mal hier an einem kleinen Beispiel.
Also das ist wieder dieses Objekt, was wir im Labor herstellen können.
Und wenn ich das mal vergleiche mit einem anderen Objekt, was wahrscheinlich die meisten von Ihnen besser kennen, den Fußball,
dann sehen Sie, so ein Fußball ist ungefähr vielleicht 10 Zentimeter groß und unsere Kugeln sind so ungefähr 100 Nanometer, vielleicht bis 1000 Nanometer groß.
So und der Unterschied in der Größe zwischen dieser kleinen Kugel und dem Fußball ist genauso groß wie der Unterschied von der Größe von einem Fußball zur Erde.
Das heißt, die Kugeln sind tatsächlich richtig klein.
Aber trotzdem sind es Kugeln.
Und wenn man jetzt überlegt, was Kugeln so machen, wenn man viele davon hat, das kennt glaube ich auch jeder,
stellen Sie sich vor, Sie gehen in den Supermarkt, wie Sie in Orangen angeordnet,
in der Regel in einem ganz schönen Kristall oder in einer ganz schönen periodischen Anordnung.
Ich zeige Ihnen das mal hier, also auf der linken Seite, das ist so ein typisches Bild, was Sie im Supermarkt sehen.
Sie sehen, Kugeln können gut, wir nennen das packen, die können gut geordnete Strukturen bilden.
Und das zweite, was Kugeln auch gut können, ist Schwimmen.
Wenn man die auf eine Wasseroberfläche gibt, dann schwimmen die in der Regel rum und bilden auch eine geordnete Struktur,
in dem Fall aber in zwei Dimensionen, weil wir auf einer Grenzfläche sind.
Das ist sozusagen nur nach oben und nach unten, können die Kugeln nicht hin, wenn sie schwimmen,
deshalb formen sie ein zweidimensionales Gitter.
Und das sehen Sie hier sehr gut bei diesen sehr gesunden Frühstücksserialien,
die hier auf meiner Mehlschüsse herumschwimmen und auch die bilden genau ein hexagonales Gitter,
hat eine sechsfache Symmetrie, wenn Sie sich das genau anschauen.
Jedes einzelne Frühstücksserial, jede einzelne Kugel ist umgeben von sechs anderen Kugeln und es geht unendlich weit in den Raum.
So und jetzt ist die Frage, kann man sowas verwenden in einem Herstellungsprozess, um geordnete Strukturen herstellen zu können?
Also wir sehen schon, Kugeln können sich ordnen.
Und jetzt haben wir kleinere Kugeln, ist die Frage, können wir auch kleinere Kugeln ordnen?
Und das habe ich vor ein paar Jahren entwickelt und dann habe ich vor ein paar weniger Jahren zu meinem Entsetzen festgestellt,
dass die amerikanische Regierung mir da meine Idee geklaut hat.
Ist ein ganz ähnlicher Prozess.
Also wir nehmen auch eine Wasseroberfläche, nur weil wir viel kleiner sind, brauchen wir kein See,
wir können einfach ein kleines Becherglas oder sowas nehmen, eine Müsli-Schüssel, wenn man so will.
Und anstatt der großen Rampe nehmen wir einfach ein kleines Mikroskopglas.
Das stellen wir da rein und jetzt lassen wir unsere kleinen Kugeln auch diese Oberfläche runterrollen.
Und dann rutschen die runter und sobald sie auf die Wasserkränzfläche stoßen, fangen die an zu schwimmen,
schwimmen rum, ordnen sich genauso an wie die großen Kugeln und am Ende, wenn wir genug dazugegeben haben,
ist die ganze Oberfläche voll, genauso wie der See.
Und wir können unser Substrat nehmen, was auch immer wir beschichten wollen, in das Wasser einführen und dann rausfischen.
Und dann legen wir es hin zum Trocknen, gehen zum Mittagessen oder sowas,
kommen zurück und können uns anschauen, was dann passiert ist.
Und das zeige ich Ihnen jetzt mal hier.
Es ist so ein Bild.
Also was Sie sehen ist, ja, es sind Kugeln.
Was Sie auch sehen ist, wenn Sie mal diese Skalierung da anschauen, die sind sehr klein,
viel kleiner als ein Mikrometer, in dem Fall ungefähr vielleicht 250 Nanometer.
Und Sie sehen auch, wie wir es erwarten würden, wenn die Kugeln gleich groß sind,
dann bilden Sie eine geordnete Schicht.
So, und wenn man jetzt dieses Substrat anschaut, was ich hier beschichtet habe,
dann sieht es so aus.
Auf einmal ist da eine richtig bunte Farbe entstanden,
ohne dass ich irgendwie einen Farbschlaf dazugegeben habe.
Und das wollen wir jetzt als nächstes herausfinden,
warum eine Farbe entstehen kann von diesen Kugeln, die eigentlich gar keine Farbe haben.
Das sind kleine Plastikkugeln.
Okay, aber bevor wir das machen, möchte ich Ihnen noch zeigen, dass wir das nicht nur in zwei Dimensionen machen können,
sondern dass wir auch dreidimensionale, also komplett geordnete Strukturen herstellen können.
Und was wir dazu machen, ist den sogenannten Kaffeepfleck oder Kaffeeregeneffekt ausnutzen.
Ich glaube, das kennt auch jeder von Ihnen.
Also Sie sehen es auch auf der linken Seite.
Wenn Sie eine Kaffeetasse umschütten oder stehen lassen und der Fleck trocknet ein,
dann ist der ganze Treck, der in dem Fleck drin ist, also der Kaffeesatz,
wird immer an den Rand von dem Ring transportiert.
Der Fleck ist nie einheitlich.
Können Sie morgen früh mal ausprobieren auf dem Frühstückstisch.
Der Treck wird immer in den Ring bilden.
Deshalb spricht man auch von Kaffeeregen.
Und es liegt daran, dass der Kaffeepfleck uneinheitlich verdunstet
und letztendlich diese Partikel oder alles, was in dem Kaffee drin ist,
an den Rand von dem Ring transportiert wird.
So, und das können wir jetzt ausnutzen, um unsere kleinen Kugeln auch sehr definiert auf einer Oberfläche abzuscheiden.
Und wie wir das machen, ist im Prinzip eine klügere Art von dem Kaffeepfleck.
Anstatt es einfach eintrocknen zu lassen, ziehen wir das Substrat langsam aus unserer Lösung raus.
Und dadurch wird sozusagen der Rand von dem Fleck rutscht nach und nach runter
und wir können so eine einheitliche Struktur darauf abbilden.
Das heißt, man sieht es hier so ein bisschen.
Der Kaffee ist jetzt sozusagen, sind hier diese grauen Kugeln.
Die Kugeln ordnen sich an der Seite an.
Die ordnen sich wieder an, weil sie gleich groß sind.
Und während wir das rausziehen, wächst unser Kaffeefleck immer weiter,
bis er das ganze Substrat am Ende bedeckt.
Das heißt, wir haben dann, wir nennen das einen sogenannten Kolloid-Kristall.
Kristall bedeutet, es ist geordnet.
Kolloid bedeutet, es ist klein, vereinfacht gesagt.
Und der entsteht ganz von alleine.
Ja, genauso wie der Kaffeefleck auch von alleine entsteht.
Und wenn wir jetzt wollen, können wir diesen Fleck noch oder diesen Kolloid-Kristall noch ein bisschen umwandeln,
indem wir jetzt diese Plastikkugeln verbrennen und vorher kleine Moleküle dazugegeben haben,
die sich beim Verbrennen in Glas umwandeln.
Das ist was, was man im Labor machen kann.
Hier, was dann entsteht, das sieht man dann so, ist eine sogenannte inverse Struktur.
Das heißt, wir haben jetzt da, wo unsere Kugeln waren, haben wir Löcher.
Und da, wo vorher der Raum zwischen den Kugeln war, haben wir jetzt Glas.
Okay, ändert aber so an dem Prinzip eigentlich gar nichts.
Und wenn man sich das jetzt anschaut, habe ich mal hier ein Bild mitgebracht bei uns aus dem Labor.
Also was Sie sehen, sind ganz viele Löcher.
Und Sie sehen, in jedem von diesen Löchern sind noch mal drei kleinere Löcher.
Deshalb sieht es so ein bisschen aus wie so ein Gespenstergesicht, wenn man ein bisschen drauf schaut.
Das sind einfach die Löcher, die in die zweite Ebene reingehen.
Da berühren sozusagen die Kugeln sich, die weiter nach unten gehen.
Wenn man sich das von der Seite anschaut, wird es noch ein bisschen klarer, glaube ich.
Also Sie sehen hier wirklich die einzelnen Schichten.
Wiederum, die Löcher, ist das, was vorher die Kugeln waren.
Und alle Löcher sind miteinander verbunden und ist wunderschön geordnet.
Und auch das hat mich keine Mühe gekostet.
Ich habe das in den Schrank gestellt, bin essen gegangen oder in dem Fall nach Hause gegangen,
kam am nächsten Tag zurück und alles war fertig.
Okay, das heißt, zusammenfassend kann man glaube ich sagen, dass Selbstorganisation ungefähr so funktioniert.
Wir brauchen irgendwelche einfachen Bausteine, die müssen wir herstellen.
Ein bisschen Arbeit muss am Ende doch sein.
Und dann müssen wir kontrollieren, wie die sich anordnen.
Und je besser und präziser wir das machen können, desto erfolgreicher wird unser Prozess sein.
Denn, wenn wir es richtig machen, können wir auf einmal funktionelle Materialien herstellen,
wie jetzt zum Beispiel hier diese Giraffen im Legoland.
Und die haben natürlich nur die Funktion, wenn wir schaffen, dass immer die gelben Legosteine zu den gelben gehen
und die grauen zu den grauen und so weiter und so fort.
Das ist sozusagen die Aufgabe, die wir chemisch an den Molekülen vornehmen können.
Alles andere passiert dann von selbst.
Okay, gut, jetzt haben wir viel über Moleküle und Kugeln und so weiter geredet.
Jetzt ist die Frage wohl zu, was hat das jetzt mit diesen Tierbildern zu tun, die ich Ihnen am Anfang gezeigt habe.
Und dann müssen wir über Funktion reden.
Und wenn wir über Funktion reden, möchte ich Ihnen auch jemand vorstellen.
Das ist Joanna Eisenberg, das ist auch eine Professorin, auch in Harvard.
Die war mehrere Jahre lang meine Chefin in Boston und von der habe ich ein sehr hohes Bild.
Und die ist eine der wichtigsten Personen, die diese Funktionen herstellt nach dem Vorbild von der Natur.
Und was sie hier sagt ist, also was sie am liebsten macht, ist, sie schaut sich an,
wie man Natur in einer besonders interessanten Art benutzen kann.
Und um das zu machen, geht sie erst in die Natur und versucht, sich irgendwas sehr Interessantes herauszufinden,
eine interessante Eigenschaft.
Und dann versucht sie herauszufinden, wie die Eigenschaft eigentlich funktioniert, wo die herkommt.
Und wenn man das kann, kann man es nachbauen.
Und dann sagt sie, Stealing from Nature is a rewarding business.
Also sehr erfolgreich oder sehr ertragreich, von der Natur sich Sachen abzuschauen oder Sachen zu stehlen.
Und das ist genau das, was wir jetzt machen wollen.
Uns anschauen, wo kommt eigentlich die Eigenschaft her und wie können wir die dann nachbauen.
Und als erstes Beispiel möchte ich diese Strukturfarben nochmal aufgreifen.
Also Sie haben schon den Schmetterling gesehen, der nicht ausbleicht.
Und es gibt natürlich jede Menge andere Tiere, die auch Farben haben.
Ich habe mal beispielsweise noch einen V als Vogel dazu gezeigt und so einen Käfer,
die findet man zum Beispiel im Rödelheim Park.
Ich habe auch einen mitgebracht, können Sie nachher mal anschauen.
Und was uns auf jeden Fall auffällt, ist, dass die alle sehr brillante, schillernde und intensive Farben haben.
Und jetzt die Frage, wo kommen eigentlich die Farben her?
Also jetzt müssen wir herausfinden, was macht die Farbe?
Und es ist manchmal nicht so ganz trivial, aber ich zeige Ihnen hier nochmal ein Schmetterling.
Und zoomen in den Schmetterling immer weiter rein.
Also Sie sehen hier die grünen Bestandteile.
Und wenn man reinzoomt, dann sieht man, dass das Grüne eigentlich aus einzelnen Schuppen besteht.
Das sehen Sie da unten in der Mitte.
Und wenn Sie schon mal gehört haben, dass man Schmetterlinge nicht anfassen soll,
weil die so magischen Staub auf den Flügeln haben.
Das lernt man ja so ein bisschen in der Schule.
Und wenn man das anfasst, dann können die Schmetterlinge nicht überleben.
Das liegt dran, dass wenn Sie den Schmetterling anfassen, reißen Sie dem einzelne Schuppen raus.
Und dadurch verliert er seine Aerodynamik und seine Eigenschaften.
Und dann kann er tatsächlich, wenn man das lang genug macht, nicht überleben.
Also das ist der magische Staub, sind einfach nur Schuppen von einem Schmetterling.
Gut, und wenn man jetzt in diese Schuppe reinzoomt, das sieht man jetzt hier auf der rechten Seite,
dann sehen Sie, es hat eine extrem komplizierte Struktur.
Sie sehen auf einer ganz kleinen Längenskala wiederum, was Sie da sehen, auf dem Strich sind 5 Mikrometer.
Das heißt, die Schuppe ist ungefähr 10 mal so klein wie ein menschliches Haar, mehr oder weniger.
Und was Sie auch sehen, das in dieser Schuppe sind ganz viele kleine Löcher.
Ich habe das hier nochmal markiert.
Das ist eine sogenannte Nanostruktur.
Und die, wie sich zeigt, ist verantwortlich dafür, dass dieser ganze Schmetterling eine Farbe hat.
So wie funktioniert das?
Das ist jetzt auch relativ kompliziert.
Ich versuche es Ihnen mal relativ einfach darzulegen.
Letztendlich ist diese Nanostruktur ziemlich geordnet.
Und im einfachsten Fall können wir das mal als so eine Schichtstruktur annehmen.
Die Schichten sind jetzt irgendwie hier in blau und rot gekennzeichnet.
Die haben eine bestimmte Dicke.
So jetzt fällt Licht auf diese Schichten.
Und jetzt stellen wir uns die Schichten vor wie ein Spiegel.
Und an jeder von diesen Schichten wird jetzt Licht, was reinkommt, reflektiert.
Das heißt, wir haben verschiedene Lichtwellen.
Die werden reflektiert und kommen alle wieder aus dem Material raus.
Und jetzt wissen wir auch, dass Licht tatsächlich als Welle beschrieben werden kann.
Und Wellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie sowohl einen Tal als auch einen Kamm haben.
Das heißt, eine Welle sieht irgendwie so aus.
Man kennt es vom Meer, wenn man am Strand ist.
Eine typische Welle.
Und wenn die jetzt aus dem Material rauskommen, dann kommt unter bestimmten Voraussetzungen,
kommen die alle so aus dem Material raus, dass alle Kämme überlappen.
Also stellen Sie sich vor, am Strand kommen mehrere Wellen und alle rutschen übereinander.
Dadurch wird die Welle viel größer.
Und wenn das gegeben ist, dann spricht man von konstruktiver Interferenz.
Das heißt, die Wellen verstärken sich.
Und da die Wellen das sind, was die Farbe ausmacht, verstärkt sich die Farbe.
Okay, und jetzt ist die Frage, wie müssen diese Schichten angeordnet sein,
damit eine bestimmte Farbe verstärkt wird?
Dazu braucht man ein bisschen Mathematik.
Ich habe Ihnen das jetzt einfach mal vorbereitet.
Man muss irgendwie Lambda, das ist diese zweite Buchstabe von der linken Seite,
den muss man verknüpfen mit der Schichtstücke.
Das ist das D, das ist quasi der, wenn man so will, der dritte Buchstabe.
Und das hängt noch vom Winkel ab, spielt auch keine weitere Rolle.
Deshalb kommt der Sinus da rein.
So, wenn man das jetzt einfach mal so als gegeben hinnehmen
und ganz einfach das abschätzen.
Also wir machen uns das Leben immer so einfach wie möglich.
Wählen den Winkel von 90 Grad, dann wird der Sinus eins,
dann können wir da gar nicht mehr drüber nachdenken, fällt der aus der Gleichung raus.
Und sehen dann, dass wenn wir sichtbares Licht konstruktiv interferieren lassen wollen,
also sprich eine Farbe, die wir sehen können, erzeugen wollen,
dann brauchen wir irgendwie eine Wellenlänge zwischen 400 Nanometer,
das wäre blaues Licht, und 700 Nanometer, das wäre rotes Licht.
Wenn ich das jetzt alles in die Gleichung einsetze und es auflöse,
habe ich mal für Sie gemacht, muss keiner nachrechnen,
kommt irgendwie raus 200 Nanometer bis 350 Nanometer.
Diese Schichtstruktur brauchen wir, damit eine Farbe entstehen kann.
Gut, jetzt fasse ich zusammen, wenn wir diese Farbe machen wollen,
brauchen wir eine Schichtstruktur oder eine Ordnung oder sowas.
Wir brauchen eine Größe ungefähr 200, 300 Nanometer.
Wir brauchen eine hohe Ordnung, damit alles als Schichtstruktur überhaupt angenommen werden kann.
Und irgendwie müssen wir das Ganze auch noch makroskopisch herstellen können,
sonst bringt es ja auch keinen was.
Und jetzt sollten einige von Ihnen hellhörig werden.
Warum?
Weil ich die ganze Zeit vorher darüber geredet habe,
wie man solche geordneten Strukturen herstellen kann.
Und der eine oder andere wird sich erinnern, dass dieser Scale bar oft so war,
dass ein Mikrometer so groß war und unsere Kugel so groß.
Übersetzung, die sind ungefähr 250 Nanometer groß.
Das heißt, wenn ich diese Koloide, unsere kleinen Kugel, als Bausteine mal nehmen,
dann kann ich eine 3D-Stablung machen, wir erinnern uns an die Orangen.
Ich kann den Durchmesser genau oder die Größe von den Kugeln genauso wählen, dass es gut passt.
Ich kann durch den einheitlichen Durchmesser, weil alle gleich groß sind,
dafür sorgen, dass ich eine hohe Ordnung habe.
Und ich kann jedes beliebige große Substrat da reinhalten
und bekomme diese Koloide auf meine Struktur.
Das heißt, dieser Koloid-Kristall, was ich Ihnen vorhin gezeigt habe,
dieser modifizierte Kaffeepfleck,
kann man genau als diese Schichtstruktur annehmen.
Und wenn Sie jetzt sehen, es gibt dann Pfeile, die kommen hin,
werden an den einzelnen Schichten von diesen Kugeln reflektiert
und kommen irgendwie wieder raus.
Um diese ganze Analogie noch ein bisschen klarer dazu zu machen,
vergleiche ich hier einfach mal den Schmetterling auf der linken Seite
mit dieser Struktur, die ich im Labor hergestellt habe, auf der rechten Seite.
Und ich glaube, jeder sieht, die sehen sich schon ein bisschen ähnlich.
Nicht genau das Gleiche, aber diese Strukturelemente sind schon da.
So was bedeutet das jetzt? Jetzt zeige ich Ihnen den Schmetterling nochmal als Farbe.
Und jetzt zeige ich Ihnen diese Struktur, die wir im Labor gemacht haben.
Die hat genau die gleiche Farbe.
Und nochmal, da ist überhaupt kein Farbstoff drin.
Die Farbe kommt nur aus dieser Struktur raus.
Und weil wir Schmetterlinge oft nicht finden, der Käfer hat eine ganz ähnliche Struktur
und Sie sehen, auch der hat diese grüne Farbe und hat auch eine ganz ähnliche Struktur.
Das heißt, wir lernen, dass optische Eigenschaften, Farben,
diese schillernden Farben ganz einfach über solche Selbstorganisationen
von kleinen Kugeln erreicht werden kann.
So jetzt zeige ich Ihnen mal noch ein zweites Beispiel.
Und wenn Sie sagen, es ist ja genau das Gleiche, weiß jemand, was das ist?
Eine Musche, genau, Perlmutt.
Und Perlmutt sieht natürlich auch wunderschön aus, also ist irgendwie auch ähnlich,
entscheint auch eine Farbe.
Aber jetzt mal eine Frage an Sie.
Ist es für die Muschel wichtig, dass sie schön aussieht?
Beim Schmetterling wahrscheinlich schon, denn der muss ja auch irgendwie Partner finden und sowas.
Bei der Muschel, die sieht eigentlich von innen schön aus.
Das ist tatsächlich innere Schönheit.
Aber die Muschel ist es eigentlich ziemlich egal, wie sie aussieht, die will nicht gefressen werden.
Das heißt, wenn ein großer Fisch ankommt, möchte die Muschel eigentlich stabil sein,
damit sie nicht aufbricht.
Und von außen, so wie die Muschel auf Brautschau geht, sieht die eigentlich eher so aus.
Das heißt, die Farbe spielt da gar keine Rolle, sondern die mechanischen Eigenschaften.
Und jetzt will ich Ihnen mal kurz zeigen, warum dieses Perlmutt so stabil ist.
Also wie die Muschel, was für ein Trick die benutzt, um sich nach Möglichkeit nicht fressen zu lassen.
Das heißt, dazu müssen wir kurz ausholen und uns anschauen, wie typische Werkstoffe,
die wir als Menschen herstellen, aussehen.
Und jetzt kann man sich das mal direkt zeigen.
Also man kann hier vergleichen, zwei typische Materialeigenschaften.
Das eine ist die Härte.
Und wir vergleichen jetzt mal typische Sachen, Glas, Keramik und so was, sehr hart,
mit dann zum Beispiel Polymerschaum oder Gummis, die sind sehr weich.
Das weiß jeder.
Ich meine, ein Gummi kann man zusammen drücken, eine Kaffeetasse halt nicht.
Also ist da ein ziemlicher Unterschied in der Härte.
Andererseits ist die Schlagzehigkeit oder die, wie einfach Sachen brechen, ein ganz anderer Faktor.
Jeder weiß, wenn man eine Kaffeetasse fallen lässt, geht sie kaputt.
Wenn ich irgendwas aus Gummi fallen lasse, geht es nicht kaputt.
Das heißt, typischerweise Materialien, die wir machen, sind entweder sehr hart oder sehr stabil.
Und was hart ist, ist meistens auch spröde.
Und das ist natürlich ein großes Problem.
Und jeder hätte gern Glas, was nicht durchsprecht, eine Kaffeetasse,
die man in der Wut auch mal an die Wand feuern kann,
ohne dass man danach die Scherben aufräumen muss.
Aber das ist nicht so einfach herzustellen.
Einfach weil Eigenschaften, wie wir Materialien herstellen, so sind, wie sie eben sind.
So bei der Muschel ist es jetzt ein bisschen anders.
Und jetzt schauen wir uns mal kurz an, wie die Struktur von der Muschel aussieht.
Wir haben also diese schillernden Farben.
Und wenn wir da reinzoomen, haben wir nicht ganz überraschend eine innere Struktur.
Sie sehen diese ganzen Plättchen.
Und wenn ich jetzt hier weiter reinzoomen, dann sehen Sie,
die Plättchen sind irgendwie von so einem Schleim umgeben.
Der Schleim sind jetzt Proteine.
Und diese Proteine sind relativ weich.
Das heißt, was die Muschel schon mal als Trick macht, ist, die kombiniert was Hartes,
unsere Keramik, unsere Kaffeetasse, mit was Weichen.
Also die macht sozusagen eine gummibeschichtete Kaffeetasse.
Und wozu führt das dann?
Also ich fasse hier nochmal kurz zusammen.
Wir haben eine harte Mikrostruktur.
Das sind diese Plättchen.
Das ist aus Calciumcarbonat, so ein typisches Mineral, was im Meer viel verwendet wird,
was in den Muschelhäusern vorkommt, mit diesen weichen Proteinklebstoff.
Und wozu das jetzt führt, ist, dass diese Kombination die Rissfortpflanzung
in dem Material extrem erschwert.
Also ich zeige Ihnen jetzt mal kurz, warum Ihre Kaffeetasse eigentlich auseinanderbricht.
Und das liegt einfach daran, Sie lassen die auf den Boden fallen.
Es entsteht ein kleiner Riss, diese Zacke hier.
Und der Riss rutscht einmal durchs ganze Material durch.
Jetzt bricht es auseinander und fällt komplett auseinander,
weil die ganze Energie sozusagen in diesen einen Riss reingeleitet wird.
So und wenn wir jetzt, und irgendwann ist es durch, ist die Kaffeetasse kaputt.
Wenn wir jetzt so eine Muschel auseinander brechen wollen,
die hat jetzt diese Struktur, und wenn ich jetzt anfange, einen Riss reinzumachen,
dann kann der gar nicht komplett durchgehen, weil überall diese Schichtstrukturen sind.
Das heißt, der Riss muss einmal durch das ganze Material,
wie so eine Art Blitzableiter, durchgeleitet werden.
Und das sieht man jetzt hier, also ständig wird an jeder Stelle der Eimer abgeleitet
und muss sich entscheiden, wie er weitergehen soll.
Und um weiterzugehen, muss er diesen weichen Proteinklebschaf auseinanderreißen.
Und das macht die Muschel so extrem stabil.
Deshalb kann man, wenn man ausdreht, die kriegt man kaum aufgeknackt.
Das ist genau dieser Effekt von der Struktur.
Und wenn Sie sich so was jetzt in einem Elektronenmikroskop anschauen,
dann sehen Sie tatsächlich, der Riss rutscht wirklich an jeder von diesen einzelnen Platten ab
und wird abgelenkt und so nimmt das Material extrem viel Energie auf.
Und wenn man das jetzt nachbauen muss, ist auch wieder die Frage, oder nachbauen will,
wie macht man das?
Wir brauchen geeignete Bausteine und wir brauchen irgendwie einen Prozess,
um die Bausteine so in Ordnung zu bekommen, wie wir es gerne hätten.
Also wir brauchen Bausteine und da brauchen wir irgendwelche Schichtplättchen.
Glücklicherweise kann man sowas in Minen finden, das sind so Schichtmineralien, Tonerden,
die haben sozusagen von Natur aus solche Schichtstrukturen.
Das sieht man jetzt hier, das sind diese harten Plättchen.
So, die können wir kaufen, die findet man überall.
Und was jetzt ein Kollege von mir gemacht hat, der hat, um diesen Prozess zu entwickeln,
wie man die ausrichten kann, die mit magnetischen Nanopartikeln beschichtet.
Das kann man auch einfach machen, die kleben dann da drauf
und wenn man die mit einem Magnet beschichtet, werden sie magnetisch,
das heißt, ich kann ein Magnet an die Seite halten und alle Plättchen werden sich sofort da ausrichten.
Jetzt haben wir quasi schon den ersten Schritt gemacht, um unsere Muschel sozusagen herzustellen,
weil alle Plättchen in die gleiche Richtung zeigen.
Und dann kam dieser Andries Dudert auf die Idee, wir brauchen noch was Weiches,
um diese Rissenergie aufzunehmen und der hat jetzt einfach eine ganz weiche Matrix,
also der hat das tatsächlich einfach in einen Gummi eingebettet.
Das heißt, jetzt kombinieren wir weichen Gummi mit harten Schichtstrukturen
und sehen dann, dass das Material, ich zeige es Ihnen mal hier, da sieht man es ein bisschen besser,
im Prinzip ganz ähnlich aussieht wie die Musche.
Sie sehen in ein bisschen dunkleren Tönen diese Schichtplättchen
und Sie sehen drum herum die weiche Matrix.
Und das Ganze führt jetzt dazu, dass auf einmal das Material wesentlich bessere Eigenschaften hat.
Wir müssen nicht ins Detail gehen, aber Sie sehen immer die oberste Kurve ist die strukturierte Probe
und die grüne Kurve ist die unstrukturierte Kurve.
Also es ist wesentlich stärker, wenn man es auseinanderreißt und es hat wesentlich weniger Abrieb,
was sozusagen wie die Muschel ist, die ständig im Strand reibt im Vergleich zu einer unstrukturierten Struktur.
Also auch so, ohne jetzt irgendwie selbst was dafür zu tun, hat der André Studert über einen geschickten Prozess,
das genauso entwickelt, dass das Material von der Natur abgeguckt wird und entsprechend die Eigenschaften übernommen werden.
Gut, abschließend möchte ich Ihnen noch was zeigen, was mir persönlich am meisten am Herzen liegt
und jetzt kommen wir langsam zu diesen ominösen Muscheln und warum die kleben oder nicht.
Und das sind abweisende Oberflächen.
Wenn ich jetzt hier ins Publikum fragen würde, dann würde glaube ich jeder von Ihnen mir ein Beispiel nennen können,
warum er gerne eine abweisende Oberfläche hätte.
Es gibt ganz viele Sachen, die schmutzig werden, in der Regel putzen wir nicht gerne,
deshalb wollen wir nicht, dass Sachen auf den Oberflächen festkleben und deshalb wollen wir abweisende Oberflächen.
Das ist natürlich auch technologisch total wichtig, also ich gebe Ihnen mal ein paar Beispiele.
Wenn da auf der Solarzelle Dreck ist, dann kann sie kein Licht mehr einsammeln, kann sie kein Strom mehr machen.
Wenn man im Skiurlaub zu lange unter der Dachrinne langläuft, kriegt man irgendwann so einen Eistapfen auf den Kopf
und dann geht es einem nicht besonders gut.
Und wenn man das sozusagen weiterdenkt, dann fliegen auch Flugzeuge nicht wegen Eisanhaftungen.
In Nordamerika brechen oft ganze Stromleitungen zusammen, weil einfach so viel Eis an den Leitungen hängt,
dass sie auseinandergerissen werden, also Eishaftung oder Eisbildung auf Materialien ist in der Regel immer was,
was man versucht zu vermeiden technologisch. Supermarktdächer können einstürzen und so weiter.
Noch schlimmer ist es, wenn Bakterien irgendwo drauf haften.
Und das Bild hier ist von einem Freund von mir, der eine Brauerei hat und der hat das von einem Kollegen von einer anderen Brauerei.
Das ist ein Biofilm in einer Bierleitung.
Also Sie sehen alles, was nicht roh ist, sind Bakterien und Sie sehen, das ist ein relativ ausgewachsener Biofilm.
Das ist so einer der Gründe, warum man Kopfweh bekommt, wenn man so viel Bier trinkt, weil man viele Bakterien aufnimmt.
Das gilt natürlich zu vermeiden, ist jetzt bei Bier vielleicht ein bisschen unangenehm,
gibt natürlich noch wesentlich größere Probleme, wenn das in einem Krankenhaus oder so was auftaucht,
wo dann wirklich gefährliche Bakterien drin haften.
Dann ein anderes Beispiel ist Blut. Ich glaube, jeder von Ihnen weiß, wenn man sie schneidet
oder hoffentlich wird die Wunde sofort zuheilen, einfach dadurch, dass Blut dazu neigt, sofort zu koagulieren
und unsere Verletzungen wieder zu schließen.
Wenn Sie eine Blutkonserve aufheben wollen, wollen Sie aber nicht, dass das Blut koaguliert,
weil wenn Sie das dem Nächsten reinspritzen, kriegt das sofort eine Thrombose und dann einen entsprechenden Herzinfarkt.
Also da muss dringendst verhindert werden, dass das Blut das macht, was es eigentlich am liebsten macht.
Und das muss man über die Oberflächen einstellen.
Ja und nicht desto letzt die geliebten Muscheln.
Also hier ist mal ein Bild von so einem Schiff, das kennt glaube ich auch jeder aus dem Urlaub.
Wenn man am Meer ist, dann sieht man eben Muscheln wachsen auf ziemlich jeder Oberfläche, die in Kontakt ist mit Wasser.
Und jetzt ist die Frage, wenn diese Beschmutzung von Oberflächen so ein großes Problem ist,
muss man versuchen, irgendwelche Lösungen aufzuzeigen.
Und glücklicherweise für uns ist die Natur natürlich genauso geplagt von diesen Sachen.
Auch in der Natur gibt es viele Lebewesen, die überhaupt nicht beschmutzt werden wollen.
Und deshalb hat die Natur gute Strategien entwickelt, wie man sowas verhindern kann.
Ich glaube eins kennt jeder, die Lotuspflanze.
Ich zeige Ihnen mal ein Video hier von meiner Mitarbeiterin, der Carina.
Die spritzt hier gerade Wasser ein und Sie sehen, das Wasser spratzt nur so weg von der Oberfläche.
Das kennt man ja auch von so Lotusbeschichtungen auf Schuhen und sowas.
Das Wasser kann einfach überhaupt nicht mehr an diese Struktur drankommen, rutscht da drin rum und fliegt einfach raus.
Und jetzt ist die Frage, wie funktioniert das? Was ist der Trick von der Lotuspflanze?
Und ich denke, Sie werden es schon erraten haben, es geht um eine Struktur.
Wenn wir uns die Lotuspflanze anschauen, dann hat die Lotuspflanze ganz viele kleine Hügelchen auf ihrer Oberfläche.
Das sehen Sie hier auf der linken Seite und die Hügelchen sind ungefähr in der Größenordnung 10 Mikrometer,
also ungefähr fünfmal so klein wie ein menschliches Haar.
Ein bisschen Rauigkeit.
Und auf diesen kleinen Hügeln sieht man jetzt auf der rechten Seite, wächst noch mal wie so ein Fell.
Und da ist noch mal eine zweite Struktur oben drüber, die auch noch mal ganz rau ist.
Und diese Rauigkeit ist jetzt in einem Bereich von irgendwie 10 bis 100 Nanometern, also viel, viel kleiner.
Und das zusammengenommen führt dazu, ich zeige Ihnen jetzt auch gleich nochmal, wie das funktioniert, dass das Wasser nicht drauf kommt.
Was ich Ihnen jetzt unterschlagen habe, ist, was die Carina im nächsten Video gemacht hat, ist da Öl reingegossen.
Und ich hatte vorher explizit gesagt, bitte kein Öl in diese Pflanze gießen, die brauche ich noch.
Und dann wollte natürlich jeder wissen, warum. Und was passiert? Das Öl bleibt einfach in der Oberfläche kleben.
Und dann ist der schöne Effekt kaputt. Das ist der große Nachteil von der Lotuspflanze.
Sehr gut gegen Wasser, weniger gut gegenüber alles andere. Das ist Öl, Spüli funktioniert nicht gut, Blut funktioniert nicht und so weiter.
Also die Pflanze ist nicht ideal, sondern nur ziemlich ideal gegen Wasser.
Und deshalb muss ich Ihnen noch eine zweite Pflanze vorstellen, die da eine bisschen bessere oder eine andere Strategie entwickelt hat.
Und das ist die sogenannte Kannenpflanze. Die sehen Sie hier. Und die Kannenpflanze ist eine fleischfressende Pflanze.
Sie sehen hier schon quasi diesen Köcher, das ist quasi der offene Magen. Und die ernährt sich von Ameisen.
Nicht nur vielleicht, aber unter anderem. Und was sie sozusagen erreichen muss, ist, dass die Ameisen hier in diesen Köcher reinfallen,
damit kann die Pflanze die verdauen und ist dann satt. Jetzt zeige ich Ihnen mal, was passiert.
Also erstmal im trockenen Zustand eigentlich gar nichts. Die Ameisen laufen rum, wie sie wollen und die Pflanze leidet Hunger.
Und jetzt glücklicherweise lebt die Pflanze im Dschungel und da regnet es relativ häufig.
Und wenn jetzt der Rand hier nass wird, dann schauen Sie sich mal an, was mit den Ameisen passiert.
Die können sich überhaupt nicht mehr festhalten und rutschen einfach über den Rand hinweg, komplett in den Magen rein.
Und da werden sie verdaut und so bekommt die Kannenpflanze ihr Mittagessen.
Und auch hier kann man sich jetzt natürlich die Struktur von der Pflanze anschauen.
Und man sieht, dass auch die Kannenpflanze mit einer ziemlich definierten Struktur ausgestattet ist.
Also das ist jetzt ein Bild von dem Rand. Sie sehen auf der linken Seite, dass der Rand so definierte Riefen hat.
Und auf der rechten Seite ist sozusagen ein Ausschnitt von einer von den Riefen.
Und auch da ist wieder so eine Unterstruktur drin, die auch so eine bestimmte Struktur hat im Prinzip.
Also beide Pflanzen, Lotus und Kannenpflanze, arbeiten irgendwie mit Strukturen, um Flüssigkeiten irgendwie, ich sag mal, zu manipulieren.
Und das schauen wir uns jetzt noch mal ein bisschen genauer an. Also die Lotuspflanze, mit der fangen wir an.
Deren Prinzip ist es, das Wasser gar nicht erst an die Oberfläche dran zu lassen.
Die hat diese Finger und auf den Fingern liegt jetzt das Wasser drauf.
Das heißt, das Wasser geht nicht komplett in diese ganzen Ritzen rein, sondern bleibt nur auf den Spitzen.
Dadurch wird die Kontaktfläche minimiert. Und wenn man weniger Kontakt hat, hat man auch weniger Haftung.
Deshalb rollt der Tropfen runter. Deshalb funktioniert es auch nicht mit Öl, weil das Öl in diese Ritzen reinkommt.
Dann pinnt sich das sozusagen richtig fest. So und die Kannenpflanze macht jetzt was ganz Interessantes.
Da ist die Strategie genau das Gegenteil.
Anstatt das Wasser abzuhalten, hält die das Wasser komplett in einem dünnen Film in der Struktur drin.
Also die Kannenpflanze, die funktioniert so ein bisschen wie ein Schwamm. Die saugt das Wasser einfach auf.
Und dann ist ein dünner Wasserfilm auf der Oberfläche, auf diesem Rand.
Und eine zweite Flüssigkeit, oder in dem Fall die Ameise oder was auch immer, ans Dreck da ist,
kommt gar nicht mehr in Kontakt mit der eigentlichen Oberfläche von der Kannenpflanze.
Sondern sitzt nur noch auf dem Wasserfilm und rutscht deshalb runter.
So und jetzt werden Sie sagen, eine Flüssigkeit nehmen, um eine Flüssigkeit oder eine Ameise abzuweisen.
Das ist ja irgendwie ein bisschen ein esoterisches Konzept.
Aber gerade bei dem Wetter sollte das eigentlich was sein, was allen relativ gut bekannt ist.
Nämlich dieser Herr hier, rutscht geradeaus und verliert seinen Kaffee.
Nicht weil Eis besonders klitschig ist, sondern weil auf dem Eis ein dünner Wasserfilm drauf ist.
Aus dem gleichen Grund fährt auch ein Schlittschuh besonders gut, weil der mit viel Druck das Eis aufschmilzt und deshalb lang gleiten kann.
Das heißt, es ist ein total alltägliches Phänomen, dass Eis rutschig wird, dadurch das Wasser drauf ist.
Und wer mir das nicht glaubt, kann ja mal einen Eiswürfel aus dem Kühlschrank oder aus dem Gefrierfach nehmen, seine Zunge dranhalten.
Das kennt glaube ich auch jeder. Die Zunge bleibt da nämlich dran kleben.
Das ist jetzt in dem Fall dumm und dümmer und ein Skilift oder irgendwas.
Aber das Prinzip ist glaube ich jedem bekannt, dass Eis eigentlich ziemlich klebrig sein kann.
Und bei einem Eis am Stil funktioniert das besonders gut.
Das heißt, eine Flüssigkeit zu verwenden, um etwas anderes abzuweißen, ist eigentlich gar nicht so weit hergeholt, wie man so denken würde.
Und wenn wir jetzt diesen Effekt nachahmen müssen, müssen wir wieder fragen, was sind sozusagen die wichtigsten Teile in der Pflanze, die das produzieren.
Ja, da brauchen wir eine Oberfläche, die irgendwie eine Struktur hat.
Das können wir irgendwie jetzt abhaken, habe ich ja schon zur Genüge gezeigt. Das können wir herstellen.
Wir brauchen dazu noch eine Oberflächenschemie.
Das heißt, wir müssen auch ein bisschen mit rumspielen, wie gern Wasser jetzt die Oberfläche mag oder nicht.
Da möchte ich nicht weiter darauf eingehen. Seien Sie beruhigt, wir können diese Chemie einstellen.
Und als drittes, wenn wir die Kannenpflanze emittieren wollen, dann müssen wir noch eine Flüssigkeit finden, die eine bestimmte Affinität zur Oberfläche hat.
Das heißt, es hört sich jetzt kompliziert an, aber typischerweise wollen wir ja, wenn wir unsere Fenster sauber halten wollen, jetzt keine Ameisen abwehren,
sondern irgendwie Öl oder Blut, je nachdem, wo man arbeitet, oder irgendwelche anderen Verschmutzungen.
Das heißt, wir müssen sozusagen ein bisschen weiter denken und gar nicht Wasser als abweisenden Film nehmen,
sondern irgendwas anderes. Typischerweise ein Öl, damit Wasser abgleitet, weil die meisten Verschmutzungen aus Wasser kommen.
Gut, und jetzt können wir direkt loslegen. Also wir haben schon Oberflächenstrukturen.
Da brauche ich gar nicht mehr so groß ins Detail gehen. Sie sehen hier wieder diese Schicht aus Kugeln, die mir die Amerikaner damals geklaut haben.
Und was ich jetzt noch mache, ist die Struktur einfach ein bisschen stabiler, indem ich diese Kugeln jetzt auffülle mit diesen Glasmolekülen und danach die Kugeln wieder rausbrinne.
Was ich dann bekomme, sind keine Kugeln, sondern einfach so, wie soll man sagen, Löcher in der Oberfläche.
Aber die Struktur bleibt sozusagen die gleiche, ist nur stabiler, weil jetzt das nicht mehr runtergekratzt werden kann.
Ja, und dann muss ich noch die Oberfläche chemisch so einstellen, dass sie eine bestimmte Eigenschaft hat.
Das markiere ich jetzt hier mal in diesem Pink. Und wenn ich die Kannenpflanze machen will, dann muss ich jetzt einfach noch eine Flüssigkeit finden,
die besonders gut in die Oberfläche reingeht. Und dann habe ich einen Flüssigkeitsfilm,
und dann kann ein zweiter Tropfen mit irgendwas Dreckigen nicht mehr auf die Oberfläche kommen und rutscht runter.
Soweit zur Strategie. So jetzt machen wir das einmal, spielen wir das kurz durch.
Also hier sehen Sie diese Oberflächenstruktur, die ich gerade da im Karton an der Tafel hatte.
Sie erkennen noch ziemlich deutlich, glaube ich, die Löcher, wo früher mal die Kugeln waren.
Die sind jetzt sozusagen rausgebrannt. Und Sie sehen, dass wir jetzt quasi eine Struktur haben, die aus einem Loch nach dem anderen besteht.
Und ist extrem stabil, weil der Druckgut abgleitet werden kann und sowas.
Letztendlich passt das einfach ganz gut. Jetzt machen wir die noch gutrophob, wie unsere Lotuspflanze, und geben Wasser drauf.
Und Sie sehen, dass wir ganz große Wassertropfen haben, die gar nicht mehr gut mit der Oberfläche in Kontakt kommen.
Und so haben wir ganz einfach eine synthetische Lotuspflanze hergestellt.
So und jetzt können wir nochmal vergleichen, wie verhält sich die Lotuspflanze im Vergleich zur Kannenpflanze.
Und das können wir ganz einfach machen, weil wir einfach das Trocken und mit einer zweiten Flüssigkeit vergleichen können.
So, im trockenen Zustand haben wir hier die Lotuspflanze.
Und was ich hier mache, ist einen Tropfen von der Flüssigkeit auf meinen Substrat, auf meine Oberfläche machen.
Und dann verkippe ich die Oberfläche und verkippe so lange, bis der Tropfen runterrollt.
Und wenn er runtergerollt ist, dann schreibe ich mir auf, wie stark das Substrat verkippt war.
Und was Sie jetzt hier sehen, in dem Fall, für Wasser, muss ich das ungefähr 15 oder 17 Grad verkippen, dann war der Tropfen verschwunden.
Und wenn ich jetzt einen Tropfen Öl draufmache, dann kann ich das 90 Grad verkippen oder auf den Kopf stellen und der Tropfen geht nicht mehr runter.
Das ist genau der Effekt, dass das Öl in die Oberfläche reingeht und nicht mehr rauskommt.
Und das ist übrigens auch der Effekt, warum Wasservögel sterben, wenn sie in eine Ölpest reingeraten.
Weil das Fider evolutionär darauf getrimmt ist, kein Wasser reinzulassen.
Und das ist auch clever, weil die in der Regel auf Wasser landen und nicht auf Öl in der Natur und deshalb sich isolieren.
Wenn die jetzt in Öl landen, ist die Oberflächenspannung von dem Öl so klein, dass sich die Federn komplett mit dem Öl vollsaugen.
Und es geht nie wieder raus und dann gehen sie eben nicht zugrunde.
Weil die Natur bis jetzt nicht geschafft hat, sich evolutionär darauf einzustellen, dass wir als Menschen halt so Sauereien anrichten und auf einmal Öl in diese Ökosysteme reinbringen.
Gut, wenn wir jetzt aber wieder zurück zur Kannenpflanze kommen.
Jetzt können wir auch die Kannenpflanze testen, indem wir eine zweite Flüssigkeit in unsere Oberfläche eininfiltrieren, also die Oberfläche damit aufsaugen.
Und dann einen Tropfen von der kontaminierten Flüssigkeit, von der Verschmutzung drauf machen.
Und jetzt mache ich das sowohl für Wasser als auch für Öl.
Sie sehen oben ist Wasser, der Wassertropfen, unten ist der Öltropfen.
Und ich verkippe das auch wieder und warte, bis der Tropfen runterrutscht.
Und Sie sehen, bei 2 Grad Verkippung.
Das heißt, ich kann das ein ganz kleines bisschen antippen, sofort rutscht der Tropfen runter.
Einfach nur, weil er sich nicht an der Oberfläche festhalten kann.
So, und jetzt ist jetzt hier so schematisch ganz schön gezeigt.
Ich zeige Ihnen mal, was das im Alltag bedeutet.
Und dazu möchte ich Ihnen ein Video zeigen.
Wir können die transparent machen. Sie sehen transparente abweisende Beschichtungen.
Ich glaube, weil jeder weiß, dass man am liebsten natürlich Fenster hätte, die transparent bleiben, die man aber nie mehr sauber machen muss.
Und ich glaube, Sie kennen das auch. Sie hatten jetzt einen anstrengenden Arbeitstag.
Sie kommen nach Hause und wollen erst mal ein Glas Wein trinken.
Das machen Sie auch. Und wenn Sie ein Glas Wein trinken, trinken Sie vielleicht noch eins danach.
Dann wird auf einmal die Hand schon ein bisschen zittriger.
Und auf einmal verschlabern Sie den ganzen Wein.
Wenn Sie jetzt aber Ihren Tisch mit dieser Beschichtung beschichtet haben,
dann sehen Sie, dass die komplette Oberfläche sofort entnetzt und nicht sauber wird.
Gut, jetzt haben Sie viel getrunken, dann bekommen Sie Hunger.
Leider ist natürlich die Koordination nicht mehr so gut.
Und dann vergießen Sie überall Öl.
Und wenn Sie das Öl vergießen, sehen Sie auch mit der Beschichtung, das Öl entnetzt komplett und die Oberfläche bleibt sauber.
Und dann, wenn man in den USA lebt, dann muss man natürlich überall Ketchup drauf machen.
Und ich glaube, auch jeder weiß, dass Ketchup ziemlich klebrig ist, sage ich mal.
Und auch das klebrige Ketchup rutscht komplett von der Oberfläche wieder runter.
So, jetzt haben wir natürlich eine Riesenerfindung gemacht.
Wir haben eine Oberfläche, die Ketchup fernhält.
Allein ist natürlich schon irgendwie alles getan, aber die Frage ist, gibt es auch irgendwie etwas Wichtigeres, was man damit machen kann?
Nun, wir haben jetzt eine transparente Beschichtung, das heißt, man kann immer noch durchschauen,
die trotzdem viele verschiedene Flüssigkeiten oder Verschmutzungen abhält.
Und dann kamen wir drauf, dass man sowas auf Endoskope anwenden könnte.
Und was Sie jetzt hier oben sehen, ist ein sogenanntes Bronchoskop.
Das ist eine Maschine sozusagen, die verwendet wird, um Ihre Lunge zu untersuchen.
Also Sie haben irgendwie Lungenschmerzen oder sowas.
Dann gehen Sie zum Arzt und wenn es schlecht läuft, muss er genauer reinschauen.
Dann steckt er Ihnen dieses Ding in den Hals, geht damit in die Lunge rein und kann oben mit der Spitze,
die kann er bewegen über ein Joystick, kann also überall herumschauen
und kann dann schauen, dass hoffentlich jetzt nichts in der Lunge ist, was da nicht reingehört.
Wenn da doch was sein sollte, nimmt er in der Regel eine Biopsie.
Das heißt, er kann da mit einer Pinzette ein Stück Gewebe rausreißen und das dann untersuchen.
Und mit Glück ist dann alles in Ordnung.
Aber was auf jeden Fall als erstes passiert, ist, es fängt an zu pluten.
Jetzt können Sie sich vorstellen, der Arzt steckt jetzt mit dem Endoskop sozusagen bis zum Anstau in Ihrer Lunge drin.
Die Lunge ist total voll mit Schleim und sowas.
Brauche ich glaube ich nicht weiter ausmalen, weiß auch jeder wie das ist.
Und es fängt noch an zu pluten.
Was passiert mit der Linse vom Endoskop? Die beschlägt.
Und der Arzt sieht nichts mehr. Wenn der Arzt nichts sieht, kann er die Plutung nicht stoppen.
Wenn er die Plutung nicht stoppen kann, ist er ziemlich hilflos.
Und letztendlich muss er, wenn es schlecht läuft, das ganze Endoskop wieder rausziehen, manuell sauber machen,
wieder reinstecken, wieder die Stelle finden und weitermachen oder stopfen oder was auch immer halt so gemacht werden muss.
Und wenn es dann ganz schlecht läuft, hat er in der Zwischenzeit schon Bakterien auf die Linse gebracht,
durch sauber wischen und sie bekommen eine Entzündung in der Lunge und das Ganze läuft ganz schlecht für sie.
Das heißt, wenn man da irgendwas machen könnte, um dem Arzt es zu erleichtern, dieses Sichtfeld frei zu halten,
dann wäre tatsächlich Leuten geholfen.
Und dann haben wir halt mit dem Arzt diskutiert. Ich hatte ihm das Video gezeigt vom Ketchup.
Da war er auch begeistert von. Meinst du, wir probieren das mal?
Hier ist ein Endoskop, die Dinger kosten ungefähr 15.000 Euro oder so was.
Beschichte das doch mal.
Der klingt so, ich mach jetzt, den Teufel werde ich tun, das jetzt mit meinen Prozessen hier zuzuschmieren.
Da bin ich lieber ein richtiger Ingenieur. Und Sie sehen hier meine Meisterleistung.
Das ist ein Stück Glas, was ich in mühseligster Arbeit mit einem Klarschneider so zurechtgeschnitten habe,
dass es genau da drauf passt.
Sie sehen an den Seiten, da klebt sozusagen jetzt mein Glas oben drauf.
Und das haben wir dann verwendet und haben das in Blut eingetaucht.
Und was Sie jetzt hier sehen, ist ein unmodifiziertes Endoskop. So hat es mir der Arzt gegeben.
Man sieht hier dieses Testbild. Das Schachbrett ist einfach nur, um zu sehen, ob die Kamera was wahrnimmt oder nicht.
Ich halte das in Blut rein. Sofort ist alles voll mit Blut. Das ist jetzt keine Überraschung, so ist Blutnummer.
So in der beschichteten Linse ist es so, vorher sieht man Schachbrett, ich tunke das hundertmal im Blut rein
und jedes Mal rutscht das Blut weg und ich kann wieder was sehen.
Und das hat dann den Arzt überzeugt, dann konnten wir das testen an einem Schweinemodell.
Und auch tatsächlich sieht man in der echten Lunge, dass dann diese ganzen Prozeduren, die die machen,
dass die viel effizienter funktionieren, viel weniger Zeit brauchen und viel weniger, ich sag mal, Nebenwirkungen oder Problematik für diesen Chirurgen erzeugen.
Das ist jetzt tatsächlich vielleicht ein bisschen sinnvoller als Ketchup von der Oberfläche fernzuhalten.
Und zu guter Letzt ist natürlich die Frage, wenn Blut schon nicht klebt, was ist dann mit diesen Muscheln?
Und wir waren da relativ optimistisch, aber ich fand das immer so ein bisschen eine gefährliche Sache, von Blut und einer Flüssigkeit auf ein Lebewesen zu schließen.
Warum? Weil eine Flüssigkeit bewegt sich nicht, die bleibt auf dieser Schicht hängen und rutscht halt rum.
Eine Muschel möchte aber Kontakt mit der Oberfläche machen.
Das heißt, die Muscheln versuchen sich festzuhaften, das heißt, sie kann aktiv in diese Schicht reindrücken
und dann ist nicht gesagt, ob die nicht einfach diese Hilfsflüssigkeit, die wir da reinmachen, nicht einfach wegschieben kann.
Das war sozusagen die große Frage, die hinter diesem Projekt stand.
Und was wir als Allererstes gemacht haben, ist ein sogenanntes Checkerboard-Assay oder Schachbrett-Test.
Das heißt, wir machen hier, Sie sehen auf der rechten Seite, diese ganzen verschiedenen Substrate.
Die haben wir auf ein großes Brett geklebt und dann haben wir da Muscheln draufgesetzt.
Dann haben wir die Muscheln rumlaufen lassen über Nacht und haben dann geguckt, wo die sich festsetzen.
Und da sieht man schon mal sehr eindeutig, dass die Muscheln manche Oberflächen mögen und manche überhaupt nicht mögen.
Alle kleben irgendwie zusammen jetzt hier auf der Referenzoberfläche, das ist dieses, wie soll man sagen, goldfarbene,
aber kleben nicht auf den anderen Oberflächen neben dran.
Und dann sind wir so ein bisschen hellhörig geworden, haben wir gedacht, wenn die da wirklich nicht kleben wollen,
dann muss ja was dran sein, dass die irgendwie nicht gut haften wollen.
Ist es dann in den Hafen in Cityway, das ist in der Nähe von Boston, an dem Pier runter zu hängen.
Und was Sie dann sehen, über acht und sechzehn Wochen ist das auf der linken Seite unsere Beschichtung.
Was Sie da sehen, ist eigentlich nichts.
In der Mitte ist so eine kommerzielle Beschichtung, die man im Moment in der Schifffahrt verwendet.
Und rechts ist einfach die Referenz ohne eine Beschichtung.
Und Sie sehen, die Referenz in vier Monaten wächst komplett zu mit Muscheln.
Die kommerzielle Beschichtung ist gar nicht so schlecht, fängt aber auch an zuzuwachsen.
Und unsere Beschichtung ist in dem Fall wirklich komplett frei von Muscheln.
Und nur, weil wir uns diese Kannenpflanze angeschaut haben, abstrahiert haben, wie man diese Funktion nachmachen kann
und entsprechend diese Strukturen auf der kleinen Längenskala nachbauen konnten.
Ja, und damit bin ich auch im Prinzip am Ende.
Und will kurz zusammenfassen, also ich glaube, was ich Ihnen hier zeigen wollte, ist,
wenn man gut Lego spielt auf der richtigen Längenskala
und wenn man vor allem gut kontrolliert, was für Strukturen da entstehen können,
dann kann man wirklich funktionelle Materialien machen.
Und womit ich jetzt schließen will, ist vielleicht so ein bisschen Ausblick in die Zukunft.
Jetzt kann man sagen, schön und gut, irgendwie klebt nichts mehr auf Oberflächen
und die Farben sehen auch hübsch aus.
Damit ist mein Job getan, kann ich jetzt endlich in meine verdiente Rente gehen.
Aber ich glaube, jeder von Ihnen, wenn ich jetzt fragen würde, hätte noch ein Tier in petto,
was auch eine tolle Funktion hat.
Und hier eine vollkommen willkürliche Auswahl.
Also Sie kennen Eisbären, leben halt relativ gut in relativ kaltem Klima, ohne besonders arg zu frieren.
Ziegen, wenn man wandern ist und sieht, wo Ziegen so hochgehen können,
der reibt sich manchmal wirklich den Kopf und fragt so was, wie kommt ihr da eigentlich hoch?
Das muss auch alles mit der Struktur von dem Huf zu tun haben und der Kraftableitung,
dass die halt besonders gut da kleben können.
Und auch hier dieser leibliche Frosch, der sitzt auf nassen Oberflächen
und hat von sich selbst einen reversiblen Klebstoff entwickelt,
der unter Wasser oder in ganz feuchten Bedingungen gut kleben kann.
Das kann ja morgen früh mal jeder in der Dusche probieren,
irgendwas mit einem Prittstift an die Wand zu kleben.
Drückt die Daumen mit einer langen Duschsäsche und es wird nicht halten.
Also es gibt kaum Klebstoffe, die wirklich unter Wasser reversibel gut funktionieren.
Und da wird es natürlich irgendwie noch extremer, wenn man über dynamische Sachen nachdenkt.
Also die Farben, die ich Ihnen gezeigt habe bis jetzt, die waren ja alle immer gleich.
Der Schmetterling ändert seine Farbe nicht.
Ja und dann schließlich denke ich, was auch interessant ist im Tierreich,
ist Kooperation und Synergie.
Also Sie kennen das von Fischschwärmen, Vogelschwärmen.
Viele Tiere schützen sich einfach dadurch, dass sie Stärke in Nummern suchen,
dass sie möglichst große Strukturen aufbauen und so, wie man vorgaukeln,
dass sie gar nicht kleine harmlose Individuen sind.
Und ich denke, das ist auch natürlich etwas, was man noch viel mehr ausnutzen kann,
wie verschiedene Partikel zusammenspielen, um entsprechend interessante Strukturen zu bekommen.
Und ich denke, das ist auch ein ganz gutes Wort zu schließen.
Ich denke, wir stehen vor ziemlich großen Problemen generell
und da ist Kooperation und Synergie eigentlich genau das, was man machen muss.
Und da würden wir auf jeden Fall weiterkommen als mit diesem Jeder für sich
und lieber die Anderen die Anderen sein lassen.
Und das ist etwas, was wir natürlich jetzt auch versuchen vorzuleben.
Dazu möchte ich Ihnen auch die wichtigsten Personen vorstellen.
Das ist meine Gruppe.
Also Sie sehen, wir haben auch Spaß neben dem Labor.
Und wenn Sie sich umschauen, ich habe, glaube ich, Mitarbeiter von verschiedensten Kontinenten.
Aus dem Iran, aus Mexiko, aus China, aus Vietnam sehe ich jetzt hier, aus der Schweiz.
Ganz fernes Ausland.
Und wir arbeiten alle gut zusammen.
Und ich glaube, das ist auch genau die Botschaft, die man weiterbringen muss,
dass zusammen geht es einfach besser als allein.
Und damit möchte ich Sie verlassen.
Ich freue mich auf Fragen, beantworte gerne alles.
Und danke fürs Zuhören.